(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦上面と、前記平坦上面と平行に形成されリーディング側テーパ面によってエアベアリング面に接続された平坦底面とを有する主磁極層を備え、
前記主磁極層は、
（ａ）前記リーディング側テーパ面の終端エッジをなすリーディングエッジと、前記リーディングエッジから磁極先端厚さに相当する距離を隔てた位置においてクロストラック方向にトラック幅を有する前記エアベアリング面上のトレーリングエッジとを含むように前記エアベアリング面に沿って形成された磁極先端面と、
前記主磁極層の前記平坦上面の一部として形成され、前記トレーリングエッジから、前記エアベアリング面を基点としてネックハイト相当距離を隔てた位置において前記エアベアリング面と平行に延在する第１の平面へと延びる上面と、
底面と、
前記上面に沿って前記クロストラック方向にトラック幅相当距離を隔てた２つの位置においてそれぞれ前記上面と前記底面とを接続する一対の側面と
を有する磁極先端部と、
（ｂ）前記磁極先端部の両側に前記平坦上面と平行にそれぞれ形成されると共に、前記エアベアリング面から第１の距離だけ離れた位置において前記磁極先端部の各側面から前記クロストラック方向へと第２の距離だけ延びるフロントエッジをそれぞれ有する一対の主磁極表面と、
（ｃ）前記磁極先端部の各側面から前記クロストラック方向に前記第２の距離を隔てた位置において、前記フロントエッジを基点として前記エアベアリング面と垂直な方向にそれぞれ延びると共に、前記第１の平面よりも前記エアベアリング面と反対側に位置し前記第１の平面と平行に延在する第２の平面においてそれぞれ終端する一対の第１の主磁極層側面（long side ）と、
（ｄ）前記第１の平面と前記第２の平面との間において前記主磁極表面と前記平坦上面とをそれぞれ接続する一対の第２の主磁極層側面（side of the main pole layer ）と
を含み、
前記磁極先端部の前記底面は、前記リーディング側テーパ面に沿って前記エアベアリング面と前記主磁極表面の前記フロントエッジに対応する位置との間に形成された第１の領域と、前記一対の主磁極表面によって挟まれた領域においてこの一対の主磁極表面と接しつつ共面をなすと共に、前記リーディング側テーパ面から前記第１の平面へと延びる第２の領域とを含む
垂直磁気記録ヘッド。
【請求項２】
さらに、
前記磁極先端部の前記上面と隣接するスピントルク発振器と、
前記スピントルク発振器よりも前記磁極先端部の前記上面とは反対側に形成されたトレーリングシールドと
を備えた請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記ネックハイト相当距離が４０ｎｍから１００ｎｍであり、
前記磁極先端厚さが４０ｎｍから１００ｎｍである
請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記リーディング側テーパ面が、前記エアベアリング面に対して、２０度から６０度のテーパ角を有する
請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項５】
前記平坦上面と前記主磁極表面との間の前記第１の平面に沿った距離が、前記磁極先端厚さ以上である、
請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項６】
前記第２の主磁極層側面は、これに隣接する前記磁極先端部の前記側面に対して、９０度よりも大きく１８０度未満の角度をなす
請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
【請求項７】
トレーリング側テーパ面によってエアベアリング面に接続された平坦上面と、前記平坦上面と平行に形成されリーディング側テーパ面によって前記エアベアリング面に接続された平坦底面とを有する主磁極層を備え、
前記主磁極層は、
（ａ）前記リーディング側テーパ面の終端エッジをなすリーディングエッジと、前記トレーリング側テーパ面の終端エッジをなし前記リーディングエッジから磁極先端厚さに相当する距離を隔てた位置においてクロストラック方向にトラック幅を有する前記エアベアリング面上のトレーリングエッジとを含むように前記エアベアリング面に沿って形成された磁極先端面と、
前記主磁極層の前記トレーリング側テーパ面の一部として形成され、前記トレーリングエッジから、前記エアベアリング面を基点としてネックハイト相当距離を隔てた位置において前記エアベアリング面と平行に延在する第１の平面へと延びる磁極先端上面と、
磁極先端底面と、
前記磁極先端上面に沿って前記クロストラック方向にトラック幅相当距離を隔てた２つの位置においてそれぞれ前記磁極先端上面と前記磁極先端底面とを接続する一対の側面とを有する磁極先端部と、
（ｂ）前記磁極先端部の両側に前記平坦上面と平行にそれぞれ形成されると共に、前記エアベアリング面から第１の距離だけ離れた位置において前記磁極先端部の各側面から前記クロストラック方向へと第２の距離だけ延びるフロントエッジをそれぞれ有する一対の主磁極表面と、
（ｃ）前記磁極先端部の各側面から前記クロストラック方向に前記第２の距離を隔てた位置において、前記フロントエッジを基点として前記エアベアリング面と垂直な方向にそれぞれ延びると共に、前記第１の平面よりも前記エアベアリング面と反対側に位置し前記第１の平面と平行に延在する第２の平面においてそれぞれ終端する一対の第１の主磁極層側面（long side ）と、
（ｄ）前記第１の平面と前記第２の平面との間において前記主磁極表面と前記平坦上面とをそれぞれ接続する一対の第２の主磁極層側面（side of the main pole layer ）と
を含み、
前記磁極先端部の前記底面は、前記リーディング側テーパ面に沿って前記エアベアリング面と前記主磁極表面の前記フロントエッジに対応する位置との間に形成された第１の領域と、前記一対の主磁極表面によって挟まれた領域においてこの一対の主磁極表面と接しつつ共面をなすと共に、前記リーディング側テーパ面から前記第１の平面へと延びる第２の領域とを含む
垂直磁気記録ヘッド。
【請求項８】
さらに、
前記磁極先端部の前記磁極先端上面と隣接するスピントルク発振器と、
前記スピントルク発振器よりも前記磁極先端部の前記磁極先端上面とは反対側に形成されたトレーリングシールドと、を備えた
請求項７に記載の垂直磁気記録の記録ヘッド。
【請求項９】
さらに、
前記トレーリングシールドに接続され、前記磁極先端部の両側に形成されたサイドシールド構造を備えた
請求項８に記載の垂直磁気記録の記録ヘッド。
【請求項１０】
前記リーディング側テーパ面が、前記エアベアリング面に対して、２０度から６０度のテーパ角を有する
請求項７に記載の垂直磁気記録の記録ヘッド。
【請求項１１】
前記トレーリング側テーパ面が、前記エアベアリング面に対して、１０度から４５度のテーパ角を有する
請求項７に記載の垂直磁気記録の記録ヘッド。
【請求項１２】
前記トレーリング側テーパ面と前記リーディング側テーパ面との間の前記第１の平面に沿った距離が、前記磁極先端厚さ以上である、
請求項７に記載の垂直磁気記録の記録ヘッド。
【請求項１３】
前記ネックハイト相当距離が４０ｎｍから１００ｎｍであり、
前記磁極先端厚さが４０ｎｍから１００ｎｍである
請求項７に記載の垂直磁気記録の記録ヘッド。
【請求項１４】
前記エアベアリング面と垂直な方向における前記第１の平面と前記第２の平面との間の 距離が０ｎｍから７０ｎｍである
請求項７に記載の垂直磁気記録の記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録（ＰＭＲ：Perpendicular Magnetic Recording）ヘッドの主磁極およびその製造方法に係わり、特に、ミリング法により画定された狭いトラック幅の主磁極を有することで大きなヘッド磁界が得られる垂直磁気記録ヘッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気記録（ＰＭＲ）技術は、長手磁気記録デバイスを用いて得られる記録密度よりも高い記録密度を得ることを目的の１つとして開発が進められている。ＰＭＲヘッドは、通常、エアベアリング面（ＡＢＳ：Air Bearing Surface ）において小さな表面積を有する主磁極と、この主磁極に対して磁気的に結合するとともに、エアベアリング面において大きな表面積を有する磁束リターン磁極（対向磁極）とを有している。主磁極の限界寸法には、ネックハイトと、エアベアリング面に隣接する磁極先端におけるポール幅とがある。主磁極層において生じた磁束は、磁極先端を通過して磁気記録媒体へと向かったのち、磁束リターン磁極に入ることにより記録ヘッドへと戻る。
【０００３】
ＰＭＲヘッドは、二層膜媒体と組み合わせることによって、当該技術における数々の進展と、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive ）において１００ギガビット／平方インチを超える記録密度の持続的な増加とを可能にした。しかしながら、ヘッド−媒体間距離を適切に減少させることができないと仮定した場合、トラック幅が縮小するにつれて、磁極先端の面積が小さくなることと、その磁極先端の磁気飽和とに起因して、記録磁界が減少することになる。その場合、１テラビット／平方インチという記録密度を達成することが結果として困難なものとなってしまう。このような理由から、強力な記録磁界が欠如しているということは、現状の狭小なトラック幅による記録が制限されることに加え、面密度を向上させる上で、媒体の超常磁性限界に達する以前の早い段階で支障をきたすことになる。
【０００４】
幸いにも、上述したような制限を超えて面密度を向上させることが期待される新規な技術による選択肢が模索されている。最新のビットパターン磁気記録（ＢＰＭＲ：Bit Patterned Magnetic Recording）や熱アシスト磁気記録（ＨＡＭＲ：Heat Assisted Magnetic Recording）などは魅力的ではあるものの、製造プロセス、コスト、および信頼性の観点から多大なリスクと著しい課題を伴うものである。一方、他の候補として知られるマイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ：Microwave Assisted Magnetic Recording ）は、従来の垂直磁気記録媒体に加えて、追加として必要とされる部品がスピントルク発振器（ＳＴＯ：Spin Torque Oscillator）のみであることから、実施することがより簡単で、より実用的であると期待されている。スピントルク発振器の製造プロセスは、現状のトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Tunnel Magnetoresistive ）ヘッドとほぼ同じである。ただし、スピントルク発振器は、主磁極とトレーリングシールドとの間の、トレーリングギャップに作製される。したがって、主磁極とスピントルク発振器とを、同一ないし同様のトラック幅をもつように集積化することが必要である。
【０００５】
図１（ａ）は、幅の広い主磁極２と、幅の狭いスピントルク発振器１ａとを示している。スピントルク発振器１ａは、クロストラック（ｘ軸）方向に沿って、実質的に主磁極２のトレーリングエッジ２ｔの幅未満である幅ｗを有している。主磁極２とスピントルク発振器１ａとは、磁気媒体上をダウントラック（ｚ軸）方向に相対移動することにより、トレーリングエッジ２ｔの幅にほぼ対応する広い幅の記録トラック３を形成する。スピントルク発振器１ａの磁界生成層（ＦＧＬ：Field Generation Layer）は非常に薄くて磁界振幅が制限されることから、媒体磁化を反転させ得る最少のスイッチング磁界を十分に小さくすることが困難である。
【０００６】
従来構造における主磁極は、アシストなしに書き込みを実行可能であることが必要である。一方、ＭＡＭＲ構造の場合、スピントルク発振器１ａによるアシストによって、書き込み性能のさらなる向上がもたらされる。したがって、狭いトラック構造を有することは、主磁極２とスピントルク発振器１ａの双方にとって利点となる。例えば、図１（ｂ）の場合、スピントルク発振器１ｂは、主磁極４のトレーリングエッジの幅とほぼ等しい幅ｗ１を有している。図１（ｃ）の場合、スピントルク発振器１ｃは、主磁極４の幅よりもわずかに狭い幅ｗ２を有している。図１（ｄ）の場合、スピントルク発振器１ｄは、主磁極４のトレーリングエッジよりもわずかに広い幅ｗ２を有している。したがって、図１（ｂ）〜（ｄ）に示す主磁極／ＳＴＯの構造はいずれも、実質的に狭い幅の書込トラック５を形成することが可能となっている。
【０００７】
イオンミリングを用いて作製された狭い磁極先端を有する主磁極構造について従来技術を調査したところ、以下の文献を発見した。
【０００８】
特許文献１は、イオンミリングを用いて磁極先端をトリミングする方法を開示している。主磁極は、エアベアリング面の位置においてテーパ状とはなっていない。この主磁極をトリミングしたのち、主磁極の上に上部ヨークを形成することにより、磁極先端部のネックハイトを画定している。
【０００９】
特許文献２は、トリミングされるとともに、サイド部に傾斜が設けられた磁極先端を開示している。この場合、シールド層をマスクとして、記録磁極をトリミングしている。Ｓ３シールド層は、記録磁極と同時にトリミングされることにより、製造プロセスが簡素化されている。また、Ｓ３シールド層は、記録磁極のトラック幅とほぼ同じ幅を有している。
【００１０】
特許文献３では、磁極先端のトレーリングエッジは、記録磁極のトリミングされた矩形状部の上に設けられ、リーディングエッジは、記録磁極の台形状部の上に設けられている。
【００１１】
特許文献４は、テーパ状のリーディングエッジを有する記録磁極について記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許第７，３９４，６２１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，３３７，５３０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／００４４６７７号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／０００２０２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、ＭＡＭＲ用途において、５０ｎｍに迫るトラック幅を有する狭い主磁極と、その上部に設けられて同様の幅を有するスピントルク発振器とを作製することが可能な従来技術の方法は見当たらない。加えて、サイドトラック消去を最小限に抑えつつ、エアベアリング面において大きな磁界を得ることが可能な幅の狭い主磁極／ＳＴＯ構造が求められている。
【００１４】
本発明の目的は、高い記録磁界を生成可能な狭小幅の垂直磁気記録ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、高い記録磁界を生成可能でありながら、サイドトラック消去を最小限化し得る垂直磁気記録ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、高い記録磁界を生成可能でありながら隣接トラックに対するフリンジ磁界を抑制することができる、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）が可能な垂直磁気記録ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的は、以下のような構成の本発明の垂直磁気記録ヘッドにより達成される。
本発明の第１の観点に係る垂直磁気記録ヘッドは、磁極先端部のトレーリングエッジにおいてエアベアリング面と直交する平坦上面と、この平坦上面と平行に形成された平坦底面と、磁極先端部のリーディングエッジから平坦底面へと延びるリーディング側テーパ面とを有する主磁極層を備える。主磁極層は、磁極先端部のほかに、一対の主磁極表面と、一対の第１の主磁極側面と、一対の第２の主磁極側面とを備える。
【００１８】
磁極先端部は、エアベアリング面に沿って形成されたトレーリングエッジおよびリーディングエッジを含む磁極先端面と、上面と、底面と、一対の側面とを有する。磁極先端面におけるトレーリングエッジの幅はトラック幅を画定し、トレーリングエッジとリーディングエッジとの間の第１の距離が磁極先端厚さを規定する。磁極先端部の上面は主磁極層の上面と同一平面上に位置し、エアベアリング面上のトレーリングエッジを含む。磁極先端部の一対の側面は、エアベアリング面からこれと直交する方向にネックハイト相当距離だけ後方に延び、エアベアリング面と平行な第１の平面の位置で終端する。磁極先端部の底面は、エアベアリング面に隣接して主磁極のリーディング側テーパ面の一部をなす第１の領域と、磁極先端部の上面と平行に形成され、第１の領域と第１の平面とを接続する第２の領域とを有する。
【００１９】
一対の主磁極表面は、磁極幅トリミングのためのイオンミリング処理を行うことにより、磁極先端部の両側に、磁極先端部の底面における第２の領域と共面となる（同一平面上にある）ように形成される。この主磁極表面は、リーディング側テーパ面と底面の第２の領域との接続部から第１の主磁極側面（長側面（long side ））までクロストラック方向に第２の距離だけ延びるフロントエッジを有する。第１の主磁極側面は、フロントエッジからこれと直交するように後方に延び、第２の平面で終端する。この第２の平面は、第１の平面と平行であり、第１の平面よりもエアベアリング面とは反対側に位置する。
【００２０】
主磁極における一対の第２の主磁極側面は、主磁極層の平坦上面と主磁極表面との間に形成される。この第２の主磁極側面は、例えば、第１の平面において９０度よりも大きい角度で交わるように形成される。この場合、一対の第２の主磁極側面同士の距離は、磁極先端部が終端する位置にある第１の平面に沿った距離よりも、第２の主磁極側面が終端する位置にある第２の平面に沿った距離の方が大きくなる。第２の主磁極側面の高さ寸法、すなわち、主磁極層の平坦上面と主磁極表面との間の第１の平面に沿った距離は、磁極幅トリミングのためのイオンミリング処理におけるミリング深さより決まるが、この寸法は、磁極先端面におけるトレーリングエッジとリーディングエッジとの間の第１の距離（磁極先端厚さ）以上にするのが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の観点に係る垂直磁気記録ヘッドは、さらに、磁極先端部の上面側（トレーリング側）に隣接しトレーリングエッジとほぼ同じクロストラック幅を有するスピントルク発振器を備えてもよい。この垂直磁気記録ヘッドはまた、エアベアリング面からスピントルク発振器の上面に沿って延び、主磁極の上面の相当部分を占めるトレーリングシールドを含んでもよく、さらに、磁極先端部の各側面の近傍に位置するサイドシールドを設け、これにより隣接トラックに対するフリンジ磁界を抑制するようにしてもよい。サイドシールドは、例えば、トレーリングシールドに接続してもよい。
【００２２】
本発明の第２の観点に係る垂直磁気記録ヘッドは、上記第１の観点に係る垂直磁気記録ヘッドの主磁極層を変形して、磁極先端部のトレーリングエッジから主磁極層の上面へと延びるトレーリング側テーパ面を含むようにしたものである。このトレーリング側テーパ面は、例えば、以下の３つの部分を有するように構成可能である。第１の部分は、磁極先端部の上面であり、エアベアリング面から第１の平面へと延びている。第２の部分は第１の平面から第２の平面へと延び、第３の部分は第２の部分と主磁極層の平坦上面とを接続している。
【００２３】
マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）方式の垂直磁気記録ヘッドの場合には、トレーリング側テーパ面の第１の部分に沿ってスピントルク発振器を形成してもよい。また、このスピントルク発振器の上面、およびトレーリング側テーパ面の相当部分に沿ってトレーリングシールドを設け、このトレーリングシールドの、主磁極層に対向する面が、トレーリング側テーパ面に倣うようにすることが好ましい。さらに、磁極先端部の各側面の近傍に位置するサイドシールドを備えるようにしてもよい。
【００２４】
本発明の第１の観点に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法は、以下の工程を含む。まず、基体の上に、第１の絶縁層と、エッチングストップ層と、第２の絶縁層とを順次成膜する。これらの第１および第２の絶縁層は、例えばアルミナより構成され、のちの工程において形成されるエアベアリング面とほぼ平行な共通の前側面を共有する。
【００２５】
次に、第２の絶縁層に対して、例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etch ）処理を用いたパターニングを行うことにより、上記前側面とは反対側にテーパ面を形成する。このテーパ面が形成される結果、エッチングストップ層と隣り合う領域にある第２の絶縁層の底面は、第２の絶縁層の上面よりも長く後方に延びるものとなる。
【００２６】
次に、第２の絶縁層およびエッチングストップ層の露出部分の上に主磁極層を成膜し、その表面を平坦化したのち、第１のイオンビームミリング処理を行うことにより、第１および第２の絶縁層と主磁極層とからなる積層構造の前側面におけるクロストラック方向に沿って磁極先端部のトラック幅を画定する。イオンミリング処理は、前側面から十分な距離の後方位置まで行い、第２の絶縁層のテーパ面に沿った主磁極層の一部をもトリミングする。このときのイオンミリング深さは、エアベアリング面における磁極先端厚さ以上とするのが好ましい。
【００２７】
次に、ラッピング処理を行い、第１および第２の絶縁層と主磁極層とからなる積層構造のうち、上記前側面に隣接する領域の積層構造部分を除去することにより、エアベアリング面を画定する。
【００２８】
本発明の第２の観点に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法は、第１の観点に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法と同様の工程を含む。ただし、主磁極層を成膜した後、トラック幅を画定するミリング処理を行う前に、第１のイオンビームミリング処理が挿入される点で異なっている。第１のイオンビームミリング処理はトレーリング側テーパ面を形成するためのものであり、第２のイオンビームミリング処理はトラック幅を画定するためのものである。第２のイオンビームミリング処理におけるミリング深さは、エアベアリング面における磁極先端厚さ以上とするのが好ましい。
【００２９】
本発明では、主磁極層の磁極先端部をミリング法を用いてトリミングすることによりトラック幅の画定が可能である。また、主磁極層が、リーディング側テーパ面、またはリーディング側テーパ面およびトレーリング側テーパ面の両方を有するように構成したことにより、磁極先端部がエアベアリング面において細くなるように構成可能である。
【００３０】
本発明では、エアベアリング面における磁極先端部のトリミング幅を約５０ｎｍとすると共に、磁極先端部の後端部のミリング深さがエアベアリング面における磁極先端厚さ以上となるようにすることも可能である。これにより、サイドトラック消去を最小限化しつつ、約１５０００［Ｏｅ］（＝１．５×１０7 ／４π［Ａ／ｍ］）という高い記録磁界（Ｈeff ）を実現することも可能である。
【００３１】
本発明では、上記に加えてサイドシールドを設けることにより、隣接トラックに対するフリンジ磁界を抑制することも可能である。さらに、磁極先端部のトレーリング側にスピントルク発振器を設けることにより、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）を行うことも可能である。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、平坦上面と、この平坦上面と平行に形成された平坦底面と、磁極先端部のリーディングエッジから平坦底面へと延びるリーディング側テーパ面とを有する主磁極層を備えると共に、主磁極層が、磁極先端部のほかに、磁極先端部の両側にミリングにより形成される一対の主磁極表面と、一対の第１の主磁極側面と、一対の第２の主磁極側面とを備えるようにしたので、高い記録磁界を生成可能な狭小幅の垂直磁気記録ヘッドおよびその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、垂直磁気記録ヘッドにおける主磁極構造およびスピントルク発振器のエアベアリング面に沿ったいくつかの構造と、これらの各構造によってそれぞれ書き込まれる記録トラックとを示す断面図である。
【図２ａ】本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの要部を表すものであり、リーディング側テーパ面とトリミングされた磁極先端面とを有する主磁極構造を示す斜視図である。
【図２ｂ】図２ａに示した主磁極構造と、その上部のスピントルク発振器およびトレーリングシールドとを、エアベアリング面に垂直な面から見た断面図である。
【図３】図２ａに示した、トリミングされた磁極先端面を有する主磁極構造の上面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの要部を表すものであり、上記第１の実施の形態（図２ｂ）を変形してサイドシールドを含むようにした主磁極構造をエアベアリング面から見た正面図である。
【図５ａ】本発明の第３の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの要部を表すものであり、リーディング側テーパ面およびトレーリング側テーパ面と、トリミングされた磁極先端面とを有する主磁極構造を示す斜視図である。
【図５ｂ】図５ａに示した主磁極構造と、その上部のスピントルク発振器およびトレーリングシールドとを、エアベアリング面に垂直な面から見た断面図である。
【図６】図５ａに示した、トリミングされた磁極先端面を有する主磁極構造の上面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの要部を表すものであり、上記第３の実施の形態（図５ｂ）を変形してサイドシールドを含むようにした主磁極構造をエアベアリング面から見た正面図である。
【図８】第１の実施の形態の主磁極構造におけるリーディング側テーパ面のテーパ角の関数として算出された記録磁界（Ｈeff ）およびギャップ磁界（Ｈgap ）のプロット図である。
【図９】本発明の第１および第３の実施の形態の主磁極構造における、書き込み電流の関数としての記録磁界（Ｈeff ）のプロット図である。
【図１０】第１の実施の形態における主磁極構造の記録磁界と、第２の実施の形態におけるサイドシールド付き主磁極構造の記録磁界とを示すクロストラック方向のプロファイル図である。
【図１１】第３の実施の形態における主磁極構造の記録磁界と、第４の実施の形態におけるサイドシールド付き主磁極構造の記録磁界とを示すクロストラック方向のプロファイル図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法を表すものであり、リーディング側テーパ面とトリミングされた磁極先端面とを有する主磁極構造の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図１３】図１２に示した工程に続く一工程を示す断面図である。
【図１４】図１３に示した工程に続く一工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの製造方法を表すものであり、リーディング側テーパ面およびトレーリング側テーパ面と、トリミングされた磁極先端面とを有する主磁極構造の製造工程のうちの一工程を示す断面図である。
【図１６】図１５に示した工程に続く一工程を示す断面図である。
【図１７】図１６に示した工程に続く一工程を示す断面図である。
【図１８】図１７に示した工程に続く一工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に挙げる各実施の形態は、ディスクドライブの磁気記憶媒体とともに用いられて、サイドトラック消去を最小としつつ狭トラック幅と高い記録ヘッド磁界とを実現する垂直磁気記録ヘッドに関するものである。その重要な特徴は、主磁極層が、少なくともリーディング側テーパ面と、磁極先端部に対して限定的に行われるイオンミリング工程により画定されるトラック幅とを有し、しかも磁極先端部のミリング深さがエアベアリング面における磁極先端厚さ以上になっている点にある。
【００３５】
以下の各実施の形態では、例えば、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）の用途を想定し、磁極先端部とトレーリングシールドとの間にスピントルク発振器（ＳＴＯ）を設けるようにしている。ただし、当業者であれば、本明細書で説明されるトリミングされた磁極先端部を有する主磁極構造は、広く、任意タイプのＰＭＲ記録ヘッドに用いることができ、高い記録ヘッド磁界をもたらしつつ約５０ｎｍ以下の狭トラック幅を可能とする上で特に有益であることを理解することができるであろう。以下に述べる各実施の形態のＰＭＲ記録ヘッドは、トレーリングシールドに接続されたサイドシールドを有してもよい。  なお、以下においては、リーディング側テーパ面、またはリーディング側テーパ面およびトレーリング側テーパ面の両方を有するとともに、イオンミリング法を用いて画定されるトラック幅を有する主磁極構造の形成方法についても併せて説明する。
【００３６】
図２ａは、本発明の第１の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの要部における斜視構造を表すものである。この垂直磁気記録ヘッドは、トリミングされた磁極先端面１１ｐを有する主磁極層１１を備えている。図２ｂは、主磁極層１１を、磁極先端面１１ｐと直交し主磁極層１１の後方へと延びる面（図示せず）に沿った断面構造を表すものである。図３は主磁極層１１の上面視構造を示す。なお、図２ａおよび図３では、図面を簡略化し主磁極構造の重要な点を明確化すべく、絶縁層を含む周囲の層や上部のスピントルク発振器１８およびトレーリングシールド１４の図示を省略している。
【００３７】
主磁極層１１は、トレーリングエッジ１１ｂにおいて磁極先端面１１ｐに対して垂直に形成された平坦上面１１ｔと、この平坦上面１１ｔと平行に配置された底面１１ｖとを有する。底面１１ｖは、リーディング側テーパ面１１ｎによって、磁極先端面１１ｐのリーディングエッジ１１ａに接続されている。リーディング側テーパ面１１ｎは、磁極先端面１１ｐ（およびエアベアリング面１５−１５（図２ｂ））と平行な（仮想）平面２０−２０に沿った位置において底面１１ｖと交わっている。なお、図２ａでは、面２０−２０に沿った１つの交点１２が図示されている。磁極先端面１１ｐの厚さ方向サイズは、リーディングエッジ１１ａとトレーリングエッジ１１ｂとの間の距離に等しく、約４０ｎｍから１００ｎｍである。
【００３８】
主磁極層１１の重要な特徴として磁極先端部が挙げられる。この磁極先端部は、磁極先端面１１ｐからエアベアリング面１５−１５と直交する方向に延び、第１の（仮想）平面２１−２１に沿った位置において終端している。第１の平面２１−２１は、磁極先端面１１ｐと平行であり、磁極先端部の両側に沿ったエッジ１６ｂを含む。磁極先端部の両側に沿って、磁極先端面１１ｐと第１の平面２１−２１とをつなぐ一対の側面１１ｓが設けられている。この側面１１ｓはまた、磁極先端領域の上面１１ｔと、テーパ状の第１の領域１１ｄを有する底面とを結んでいる。すなわち、磁極先端部の底面は、リーディング側テーパ面１１ｎに沿ってリーディングエッジ１１ａから主磁極表面１１ｃ（後述）のエッジ１３まで延びる第１の領域１１ｄと、この第１の領域１１ｄの後方につながる第２の領域１１ｇとを有する。なお、エッジ１３は、第１の領域１１ｄが主磁極表面１１ｃのフロントエッジ１１ｆ（後述）と交わるエッジである。
【００３９】
後述するように、主磁極表面１１ｃは、トラック幅（トレーリングエッジ１１ｂの幅）を画定するイオンミリング処理の際に磁極先端部の両側に形成される一対の平坦面である。磁極先端部の底面における第２の領域１１ｇは、一対の側面１１ｓと一対の主磁極表面１１ｃとがそれぞれ交わる一対のエッジライン間に形成される、上面１１ｔと平行な平坦面である。すなわち、磁極先端部の底面における第２の領域１１ｇは、主磁極表面１１ｃと共面をなす（同一平面内に位置する）とともに、一対の側面１１ｓの間、およびエッジ１３の位置と、第１の平面２１−２１に沿った磁極先端部の後端部との間の位置に形成されている。なお、この点については、図３を参照して後述する。
【００４０】
本実施の形態のＰＭＲ記録ヘッドは、例えば、ＭＡＭＲの用途に用いられるものである。この場合には、図２ｂに示したように、主磁極層１１の上面１１ｔに接するとともにエアベアリング面１５−１５から所定距離だけ後方に延びるスピントルク発振器１８が設けられ、さらに、このスピントルク発振器１８よりも主磁極層１１とは反対側にトレーリングシールド１４とが設けられる。スピントルク発振器１８は、例えば磁極先端部と同様に、エアベアリング面１５−１５からネックハイト（ＮＨ：Neck Height ）と同じ距離（ネックハイト相当距離）だけ後方に延び、第１の平面２１−２１に沿ったエッジ１６ｂにおいて終端している。トレーリングシールド１４は、スピントルク発振器１８のトレーリング側において主磁極層１１に対向するように形成された表面１４ｓを有する。ここで、スピントルク発振器１８のトレーリング側とは、主磁極層１１の上面１１ｔと向かい合う側として定義される。
【００４１】
重要な特徴として、約１５０００［Ｏｅ］（＝１．５×１０7 ／４π[ Ａ／ｍ] ）という十分に高いヘッド磁界を発生させるために、リーディング側テーパ面１１ｎとエアベアリング面１５−１５との間のテーパ角βが２０度〜６０度、好ましくは３０度〜６０度の角度を有することが挙げられる。
【００４２】
図８は、図２ｂに示した主磁極層１１におけるテーパ角βと媒体における記録磁界（Ｈeff ）との関係、およびテーパ角βと磁界生成層（ＦＧＬ：Field Generation Layer）におけるギャップ磁界（Ｈgap ）との関係を示す図である。なお、ギャップ磁界は、ボトム型ＳＴＯ構造（図示せず）を有するスピントルク発振器１８について求めた。このボトム型ＳＴＯ構造は、磁極先端部のトレーリングエッジ１１ｂ側、すなわちトレーリング側（上面１１ｔ）に、下層から上層に向かって、シード層、スピン注入層（ＳＩＬ：Spin Injection Layer）、スペーサ層および磁界生成層を順次形成したものである。
【００４３】
記録磁界Ｈeff は、以下の式（１）により表される有効ヘッド磁界として定義される。これは、エアベアリング面から媒体方向に１７．５ｎｍだけ離れた位置で算出されたものである。ギャップ磁界Ｈgap は、磁極先端部の上面１１ｔからスピントルク発振器１８の中心位置（上面１１ｔとトレーリングシールド１４との中点）までの距離を２５ｎｍとした場合について算出されたものである。
Ｈeff ＝（Ｈin2/3 ＋Ｈy 2/3 ）3/2           …（１）
【００４４】
ここで、ＨinおよびＨy は、それぞれ、媒体に対するヘッド磁界の面内成分および垂直成分である。テーパ角βが０度の場合、その記録磁界は７０００［Ｏｅ］（＝７×１０6 ／４π[ Ａ／ｍ] ）を下回る。これは、垂直磁気記録媒体に対して書き込みを行うには弱すぎるものである。リーディングエッジ側にテーパを形成してリーディング側テーパ面１１ｎを設けたことにより、記録磁界（図８の曲線５０）は、テーパ角βが増すにつれて増加し、テーパ角βの角度が４０度である場合には、１５０００［Ｏｅ］（＝１．５×１０7 ／４π[ Ａ／ｍ] ）に達した。これは、現在の垂直磁気記録媒体の常温での異方性磁界に相当するものである。したがって、第１の実施の形態に係る主磁極層１１は、約５０ｎｍ以下の狭いトラック幅を有しつつ、十分かつ大きな記録磁界とギャップ磁界（図８の曲線５１）とをもたらすことが可能となっている。
【００４５】
図２ｂの断面図には、磁極先端面１１ｐをトリミングするイオンミリング工程によって生じたミリング深さが示されている。本実施の形態において、エッジ１６ｂは、第１の平面２１に沿って形成されるとともに、エアベアリング面１５からの距離と同じ距離だけスピントルク発振器１８の後端面から離れている。なお、スピントルク発振器１８の後端面は、エアベアリング面１５とは反対側に形成される面である。
【００４６】
ミリング深さは、主磁極表面１１ｃ（図２ａ）と同一平面内にある破線１６ａ（第２の領域１１ｇ）と上面１１ｔとの間の距離として定義される。なお、エアベアリング面１５−１５におけるリーディングエッジ１１ａとトレーリングエッジ１１ｂとの間の距離である磁極先端面１１ｐの厚さ（磁極先端厚さ）は、ミリング深さよりも小さくなっている。すなわち、本実施の形態では、磁極先端部の底面における、主磁極表面１１ｃと共面をなす第２の領域１１ｇと上面１１ｔとの間のエッジ１６ｂに沿った距離は、磁極先端厚さよりも大きくなっている。なお、この磁極先端厚さは、例えば４０ｎｍ〜１００ｎｍ程度とされる。
【００４７】
なお、図示しない他の実施の形態として、ラッピング法を用いて、破線１６ａとリーディング側テーパ面１１ｎとの交点位置にエアベアリング面１５を形成するようにした場合には、ミリング深さが磁極先端厚さとほぼ等しくなる。
【００４８】
側面１１ｓに接する主磁極表面１１ｃは、エアベアリング面１５から距離ｍだけ離間してエアベアリング面１５−１５と平行にクロストラック方向に形成されたフロントエッジ１１ｆを有する（図３）。距離ｍは、テーパ角βに応じて変化するものである。主磁極表面１１ｃは、フロントエッジ１１ｆと第１の平面２１−２１との間の側面１１ｓと、第１の平面２１−２１と第２の平面２２−２２との間の側面（第２の主磁極側面）１１ｒとによって画定されている。フロントエッジ１１ｆは、側面１１ｓからｙ軸方向に沿って（すなわち、エアベアリング面１５−１５に平行に）距離ｖだけ延び、トラック幅を規定するイオンミリング処理の際に磁極先端幅から除去される全除去幅の半分に相当する。
【００４９】
主磁極表面１１ｃは、ｙ軸（エアベアリング面１５に対して垂直）と平行にフロントエッジ１１ｆから第２の平面２２−２２へと延びて交点１７で終端する長側面（第１の主磁極側面）１１ｅを有する。側面１１ｓと側面１１ｒとのなす角度αは、９０度よりも大きく１８０度未満であることが好ましい。一対の側面１１ｓと、磁極先端面１１ｐと、第１の平面２１−２１とにより画定される磁極先端部は、エアベアリング面１５から距離ｈ１の位置まで延びている。この距離ｈ１が事実上のネックハイト（ＮＨ）相当距離である。第１の平面２１−２１と第２の平面２２−２２との間の距離ｈ２は０〜７０ｎｍ程度である。したがって、主磁極表面１１ｃの長側面１１ｅの長さは、（（ｈ１＋ｈ２）−ｍ）と等しくなっている。なお、ネックハイト（ＮＨ）は、例えば約４０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲とするのが好ましく、例えば約７０ｎｍ程度に設定される。また、スピントルク発振器１８（図２ｂ）の奥行きサイズ（エアベアリング面１５から後端部までの距離）以上であることが好ましい。
【００５０】
図４は本発明の第２の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの要部を表すものであり、主磁極層１１およびその周辺構造をエアベアリング面１５ー１５（図２ｂ、図３）から見た図である。本実施の形態は、図４に示すように、図２ｂに示したＰＭＲヘッド構造にサイドシールド２８を追加したものである。それ以外については、第２の実施の形態は、第１の実施の形態に係る主磁極層１１の特徴をすべて保っている。
【００５１】
当業者により理解されるように、サイドシールドを追加することは、フリンジ磁界を抑制し、これによりサイドトラック消去を最低限に抑える上で有益である。一対のサイドシールド２８は、それぞれ、ｚ軸方向（ダウントラック方向）に沿ってトレーリングシールド１４から基体８（第２の絶縁層）にまで完全に延びるサイドシールド（完全サイドシールド構造）であることが好ましい。この場合、リーディングエッジ１１ａは、各サイドシールド２８と基体８との界面とほぼ同じ平面上に位置する。
【００５２】
本実施の形態では、磁極先端部の側面１１ｓが、リーディングエッジ１１ａに対して９０度の角度δを有して形成されている場合が示されているが（図４）、周知のスキュー効果を補正するために、角度δを、例えば９０度から１００度（図示せず）としてもよい。その場合には、ｘ軸方向に沿ったトレーリングエッジ１１ｂの長さ（トラック幅）は、リーディングエッジ１１ａの長さよりも大きくなる。ただし、角度δが９０度である実施の形態の場合であっても、リーディング側テーパ面１１ｎのテーパ角βが増加するにつれて、サイドトラック消去の発生は適切に制御される。
【００５３】
スピントルク発振器１８は、磁極先端面１１ｐと自己整合的に形成されていることが好ましい。サイドギャップ２９は、絶縁材料を用いて構成され、側面１１ｓおよびスピントルク発振器１８を、サイドシールド２８から分離している。
【００５４】
なお、本実施の形態では、サイドシールド２８が完全サイドシールド構造を有しているが、部分サイドシールド（図示せず）構造を有するようにしてもよい。部分サイドシールド構造の場合、サイドシールド２８は、トレーリングシールド１４と接するものの、磁極先端部の側面１１ｓの全長にわたって延びているわけではない。ただし、フリンジ磁界を制御する上では、完全サイドシールド構造が好ましい。
【００５５】
図１０は、主磁極層１１のフリンジ磁界を抑制する上でのサイドシールド構造の有効性を示している。曲線５５は、第１の実施の形態の主磁極層１１により生じた記録磁界のクロストラック方向のプロファイルを表している。曲線５４は、本発明の第２の実施の形態として説明した完全サイドシールド構造を設けた場合におけるフリンジ磁界が減少する様子を示している。曲線５４は、磁極先端部から約０．０８μｍ以上離れたクロストラック方向の各位置において、記録磁界が大幅に減少することを示している。
【００５６】
図５ａは、本発明の第３の実施の形態の垂直磁気記録ヘッドにおける主磁極層３１の斜視構造を表すものであり、図５ｂは、主磁極層３１を、エアベアリング面３５−３５と直交する面に沿って見たときの断面図である。図６は、主磁極層３１の上面図である。なお、図５ａおよび図６では、トレーリングシールド３４とスピントルク発振器３８とを含む上部層は図示を省略している。
【００５７】
図５ａに示すように、主磁極層３１は、平坦な上面３１ｕを有している。この上面３１ｕは、トリミングされた磁極先端面３１ｐが位置するエアベアリング面３５に至るまで延びているわけではなく、トレーリング側テーパ面３１ｔによって、磁極先端面３１ｐのトレーリングエッジ３１ｂに接続されている。トレーリング側テーパ面３１ｔは、第１の部分３１ｔ１、第２の部分３１ｔ２、および第３の部分３１ｔ３を含んでいる。主磁極層３１はまた、上面３１ｕと平行に配置されるとともにリーディング側テーパ面３１ｎによってリーディングエッジ３１ａに接続された底面３１ｖを有している。すなわち、主磁極層３１はリーディング側テーパとトレーリング側テーパの両方を有する。
【００５８】
リーディング側テーパ面３１ｎと底面３１ｖとは、磁極先端面３１ｐに平行な平面４０−４０に沿った位置で交わっている。交点３２は、リーディング側テーパ面３１ｎと交わる平面４０−４０において図５ａの斜視図から見ることが可能な唯一の部分である。トレーリング側テーパは、リーディングテーパ部と同様に、記録磁界Ｈeff とギャップ磁界Ｈgap とをさらに向上させるものであり、記録磁界Ｈeff はトレーリング側テーパ面３１ｔのテーパ角β（図５ｂ）が増すにつれて増加する。この第３の実施の形態は、第１の実施の形態の主磁極層１１における、磁極先端面１１ｐが位置するエアベアリング面１５ー１５に至るまで延びる平坦上面１１ｔに代えてトレーリング側テーパ面３１ｔを用いた変形例であるといえる。
【００５９】
本実施の形態の重要な特徴として、磁極先端部が挙げられる。この磁極先端部は、磁極先端面３１ｐから、エアベアリング面３５と直交する方向に延びるとともに、第１の平面４１−４１（図６）に沿った位置において終了している。第１の平面４１−４１は、磁極先端面３１ｐと平行であり、磁極先端面３１ｐの両側に沿ったエッジ３６ｂを含んでいる。磁極先端面３１ｐと第１の平面４１−４１との間には、これらの面間を結ぶ２つの側面３１ｓが設けられている。この側面３１ｓはまた、磁極先端部の上面と、底面の一部をなすテーパ状の第１の領域３１ｄとを結んでいる。この第１の領域３１ｄは、リーディング側テーパ面３１ｎに沿ってリーディングエッジ３１ａからエッジ３３まで延び、このエッジ３３において主磁極表面３１ｃのフロントエッジ３１ｆ（後述）と交わっている。後述するように、主磁極表面３１ｃは、トラック幅（トレーリングエッジ３１ｂの幅）を画定するイオンミリング処理の際に磁極先端部の両側に形成される平坦面である。
【００６０】
磁極先端部の底面はまた、第２の領域３１ｇを含んでいる。この第２の領域３１ｇは、主磁極表面３１ｃと共面をなす平坦面であり、側面３１ｓと主磁極表面３１ｃとが交差する位置の一対のエッジラインの間に形成される。すなわち、この第２の領域３１ｇは、一対の側面３１ｓの間であって、エッジ３３と、第１の平面４１−４１に沿った磁極先端部の後端部との間に形成されている。なお、この点については図６を参照して後述する。
【００６１】
本実施の形態のＰＭＲ記録ヘッドは、例えば、ＭＡＭＲの用途に用いられるものである。この場合には、主磁極層３１の上面３１ｔに接しつつエアベアリング面３５−３５から所定距離だけ後方に延びるスピントルク発振器（ＳＴＯ）３８と、トレーリングシールド３４とが設けられる。このスピントルク発振器３８は、エアベアリング面３５−３５から、例えば、ネックハイトと同じ距離だけ延び、エッジ３６ｂにおいて終端するように配置されるが、エアベアリング面３５−３５からネックハイトＮＨに満たない距離だけ延びるようにしてもよい。トレーリングシールド３４は、主磁極層３１に対向するとともに、スピントルク発振器３８のトレーリング側に形成された表面３４ｓを有する。ここで、スピントルク発振器３８のトレーリング側とは、主磁極層３１の上面３１ｔと向かい合う側として定義される。
【００６２】
本実施の形態の重要な特徴として、十分に高いヘッド磁界を発生させるために、リーディング側テーパ面３１ｎと、エアベアリング面３５−３５との間のテーパ角βが、２０度から６０度、好ましくは３０度よりも大きい角度を有することが挙げられる。リーディングテーパ角βが０度の場合、その記録磁界は７０００［Ｏｅ］（＝７×１０6 ／４π[ Ａ／ｍ] ）を下回る。これは、垂直磁気記録媒体に対して書き込みを行うには弱すぎるものである。
【００６３】
一方、リーディング側テーパ面３１ｎとトレーリング側テーパ面３１ｔとを設けた場合、記録磁界は、リーディングテーパ角βおよびトレーリングテーパ角σが増すにつれて増加する。記録磁界は、リーディングテーパ角βの角度が２０度から６０度、トレーリングテーパ角σの角度が１０度から４５度である場合に、現在の垂直磁気記録媒体の常温における異方性磁界（１５０００［Ｏｅ］＝１．５×１０7 ／４π[ Ａ／ｍ] ）に達する。したがって、主磁極層３１は、約５０ｎｍ以下の狭いトラック幅を有しつつ、十分かつ大きな記録磁界Ｈeff とギャップ磁界Ｈgap とをもたらすことが可能となっている。トレーリングテーパ角σは、１０度から４５度であることが好ましく、このトレーリングテーパ角σが増すに伴い、より大きな記録磁界Ｈeff が得られる。
【００６４】
図５ｂには、磁極先端面３１ｐをトリミングするイオンミリング工程によって生じたミリング深さが示されている。このイオンミリングは、下側の破線３６ａ、左側の破線３６ｂ、上側の破線３６ｃ、および右側のエアベアリング面３５−３５により囲まれた矩形部において行われる。エッジ３６ｂ１（図５ａ）は、トレーリング側テーパ面３１ｔと、破線３６ａとの間に形成された２本の破線３６ｂのうちの一方である。エッジ３６ｂ１および破線３６ａは、エアベアリング面３５−３５からネックハイトＮＨの距離（本実施の形態では、エアベアリング面３５−３５からスピントルク発振器３８の後端部までの距離と同じ）だけ離れて形成されている。
【００６５】
ミリング深さは、トレーリング側テーパ面３１ｔと破線３６ａとの間のエッジ３６ｂに沿った距離として定義される。なお、破線３６ａは、主磁極表面３１ｃ（図５ａ）と同一平面上に位置し、エアベアリング面３５−３５における磁極先端面３１ｐの厚さは、ミリング深さ未満である。図示しない他の実施の形態として、ラッピング法を用いて、エアベアリング面３５−３５を破線３６ａとリーディング側テーパ面３１ｎとの交点の位置に形成する場合、ミリング深さは、エアベアリング面３５における磁極先端面３１ｐの厚さとほぼ等しくなる。
【００６６】
側面３１ｓに隣接する主磁極表面３１ｃは、エアベアリング面３５から距離ｍだけ離間した位置にエアベアリング面３５−３５と平行に形成されたフロントエッジ３１ｆを有する。距離ｍは、リーディングテーパ角σに応じて変化するものである。主磁極表面３１ｃは、フロントエッジ３１ｆと第１の平面４１−４１との間の側面３１ｓと、第１の平面４１−４１と第２の平面４２−４２との間の側面（第２の主磁極側面）３１ｒとによって部分的に画定されている。フロントエッジ３１ｆは、側面３１ｓからｙ軸方向に沿って（すなわち、エアベアリング面３５−３５と平行に）距離ｖだけ延びている。この距離ｖは、トラック幅を規定するイオンミリング処理の際に磁極先端幅から除去される全除去幅の半分に相当する。
【００６７】
主磁極表面３１ｃは、ｙ軸（エアベアリング面３５に対して垂直）と平行にフロントエッジ３１ｆから第２の平面４２−４２へと延びて交点３７で終端する長側面（第１の主磁極側面）３１ｅを有する。側面３１ｓと側面３１ｒとのなす角度αは、９０度よりも大きく１８０度未満であることが好ましい。一対の側面３１ｓと、磁極先端面３１ｐと、第１の平面４１−４１とにより画定される磁極先端部は、エアベアリング面３５から距離ｈ１（ネックハイトＮＨ＝約４０ｎｍないし１００ｎｍ）の位置まで延びている。第１の平面４１−４１と第２の平面４２−４２との距離ｈ２は０から７０ｎｍである。したがって、主磁極表面３１ｃの長側面３１ｅの長さは、（（ｈ１＋ｈ２）−ｍ）と等しくなっている。
【００６８】
図６に示したように、トレーリング側テーパ面３１ｔの第１の部分３１ｔ１は、エアベアリング面３５−３５と第１の平面４１−４１との間に位置し、第２の部分３１ｔ２は、第１の平面４１−４１と第２の平面４２−４２との間に形成されている。第３の部分３１ｔ３は、第２の部分３１ｔ２と上面３１ｕ（図５ａ）とを接続している。
【００６９】
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る垂直磁気記録ヘッドの要部を表すものであり、主磁極層３１およびその周辺構造をエアベアリング面３５−３５（図５ｂ、図６）から見た図である。本実施の形態は、図７に示すように、図５ｂに示したＰＭＲヘッド構造にサイドシールド４３を追加したものである。それ以外については、第４の実施の形態は、第３の実施の形態に係る主磁極層３１の特徴をすべて保っている。
【００７０】
前述したように、サイドシールドを追加することは、フリンジ磁界を抑制し、これによりサイドトラック消去を最低限に抑える上で有益である。一対のサイドシールド４３は、それぞれ、ｚ軸方向（ダウントラック方向）に沿ってトレーリングシールド３４から基体４８（第２の絶縁層）にまで完全に延びるサイドシールド（完全サイドシールド構造）であることが好ましい。この場合、リーディングエッジ３１ａは、各サイドシールド４３と基体４８との界面とほぼ同一平面上に位置する。
【００７１】
本実施の形態では、磁極先端の側面３１ｓが、リーディングエッジ３１ａに対してほぼ垂直に形成されている場合が示されているが（図６）、ｘ軸（クロストラック）方向におけるトレーリングエッジ３１ｂの長さがリーディングエッジ３１ａの長さよりも大きくなるように、側面３１ｓの角度を９０度から１００度の範囲において傾斜させることにより書き込み処理の際のスキュー効果の克服に寄与するようにしてもよい。ただし、側面３１ｓ（垂直サイドウォール）を有する実施の形態の場合であっても、リーディングテーパを有することに起因して、サイドトラック消去の発生は適切に制御される。
【００７２】
スピントルク発振器３８は、磁極先端面３１ｐに対して自己整合的に形成されていることが好ましい。サイドギャップ３９は、絶縁材料を用いて構成され、側面３１ｓおよびスピントルク発振器３８を、サイドシールド４３から分離している。
【００７３】
なお、本実施の形態では、サイドシールド４３が完全サイドシールド構造を有しているが、部分サイドシールド（図示せず）を有するようにしてもよい。部分サイドシールド構造の場合、サイドシールド４３は、トレーリングシールド３４と接するものの、磁極先端部の側面３１ｓの全長にわたって延びているわけではいない。ただし、フリンジ磁界を制御する上では、完全サイドシールド構造が好ましい。
【００７４】
図９は、第１および第３の実施の形態の主磁極層３１における、書き込み電流の関数としての記録磁界Ｈeff を示すプロット図である。トレーリング側テーパ面３１ｔとリーディング側テーパ面３１ｎとを備える主磁極層３１は、同一の書き込み電流において、第１の実施の形態（曲線５２）に係る主磁極層１１よりも飛躍的に大きな記録磁界Ｈeff （曲線５３）を生成し得ることが容易に理解されるであろう。なお、ここでは、リーディングテーパ角σが４０度の場合についてプロットした。また、曲線５３は、トレーリングテーパ角σを３０度とした場合のプロットである。
【００７５】
図１１は、第３の実施の形態に係る主磁極層３１にサイドシールドを追加することによりフリンジ磁界の抑制効果が増加することを示している。曲線５７は、サイドシールドを設けていない場合（第３の実施の形態）の主磁極層３１におけるクロストラック方向のプロファイルを表し、曲線５６は、サイドシールドを有する場合（第４の実施の形態）の主磁極層３１におけるクロストラック方向のプロファイルを表している。曲線５６は、磁極先端から約０．０８μｍ以上離れたクロストラック方向の各位置において、記録磁界が大幅に減少することを示している。
【００７６】
次に、上記各実施の形態の垂直磁気記録ヘッドにおける主磁極層の製造方法について説明する。主磁極層は、少なくともリーディング側テーパ面を有すると共にミリング深さがエアベアリング面における磁極先端厚さ以上となるようにトリミングされた磁極幅を有するものである。
【００７７】
図１２〜図１４は、上記第１のおよび第２の実施の形態に係る主磁極層１１を形成するための各工程を示す図である。
まず、図１２に示すように、基体（図示せず）の上に、化学気相成長法（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition ）や物理気相成長法（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition ）等の方法を用いて、例えばアルミナ等よりなる第１の絶縁層６を成膜する。
【００７８】
次に、この第１の絶縁層６の上に、周知の方法を用いて、例えばルテニウム（Ｒｕ）よりなるエッチングストップ層７と、アルミナまたは他の絶縁材料よりなる第２の絶縁層８とを順次成膜する。第１の絶縁層６および第２の絶縁層８は、共通の前側部を有する。この共通の前側部は、のちの工程においてエアベアリング面が形成されることとなる位置に近接する平面１９−１９に沿って形成される。
【００７９】
上面８ｓの上に、図示しないフォトレジストをコーティングしたのち、このフォトレジストを、標準的なリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより、フォトレジストパターンを形成する。次に、このフォトレジストパターンを、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etch ）処理を用いて、第２の絶縁層８に角度をもたせるようにして転写することにより、上述したテーパ角βを有するリーディング側テーパ面１１ｎを形成する。この段階ではエアベアリング面が形成されていないため、テーパ角βを、面７０−７０に対する角度として図示している。この平面７０−７０は、平面１９−１９と平行に延び、上面８ｓにおいてリーディング側テーパ面１１ｎの上縁部と交わる面である。
【００８０】
エッチングストップ層７は、上述した反応性イオンエッチング処理が第１の絶縁層６に達するまで行われることを阻止する。すなわち、反応性イオンエッチング処理はエッチングストップ層７において終了する。リーディング側テーパ面１１ｎは、第２の絶縁層８の底面とエッチングストップ層７との界面が平面１９−１９から距離ｆの位置にまで延びるように傾斜している。この距離ｆは、平面１９−１９と平面７０−７０との間の距離（上面８ｓの長さ）よりも大きくなっている。また、エッチングストップ層７の上面７ｓの所定領域は露出している。
【００８１】
図１３は、図１２に続く工程を示す、平面１９−１９と直交する面から見た断面図である。上述した反応性イオンエッチング工程の際に使用したフォトレジストパターンを除去したのち、上面７ｓおよび上面８ｓの上に、第２のフォトレジストパターン（図示せず）を形成する。これらの上面７ｓおよび上面８ｓは、のちの工程において主磁極層が成膜されることとなる場所を画定する開口部を有している。
【００８２】
次に、このフォトレジストパターンの開口部の内部における上面７ｓ、リーディング側テーパ面１１ｎおよび第２の絶縁層８の上面８ｓの上に、例えば電気メッキ法を用いて、ＣｏＦｅまたはその合金などの磁性層よりなる主磁極層１１を成膜する。但し、主磁極層１１を成膜する前に、上面７ｓ、リーディング側テーパ面１１ｎおよび第２の絶縁層８の上面８ｓの上にシード層を成膜してもよい。
【００８３】
次に、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polish）処理を行い、上面７ｓと平行である平坦上面１１ｔを形成したのち、図示しない第２のフォトレジストパターンを除去する。主磁極層１１は、上面８ｓの上部に平面１９−１９に沿って前部１１ｋを有している。
【００８４】
次に、イオンビームミリング処理を用いて、主磁極層１１のうち、前部１１ｋの一部とリーディング側テーパ面１１ｎの上部の一部とをトリミングする。その際、例えば、上面１１ｔの上に、フォトレジストパターン（図示せず）を形成することにより、イオンミリングによる除去対象ではない主磁極層１１の領域を保護するようにする。このフォトレジストパターンは、イオンミリング処理の完了後に除去される。
【００８５】
ミリング深さｔ１は、上面１１ｔと破線１６ａとの間のダウントラック（ｚ軸）方向における破線１６ｂの長さに相当する。上述したように、破線１６ａは、主磁極表面１１ｃ（図示せず）と同一平面上に位置するとともに、リーディング側テーパ面１１ｎと交わっている。したがって、主磁極層１１をトリミングするために用いられるイオンミリング処理は、破線１６ａ、破線１６ｂ、上面１１ｔおよび面１９−１９によって囲まれた矩形部の内部で行われる。
【００８６】
図１４は、ラッピング処理を行うことによりエアベアリング面１５−１５を画定した後の主磁極層１１を示す図である。主磁極層１１の前部１１ｋを除去し、リーディング側テーパ面１１ｎと上面１１ｔとを接続する磁極先端面１１ｐを形成する。
【００８７】
ここで、重要な点として、エアベアリング面１５ー１５における磁極先端面１１ｐの厚さｔ３がミリング深さｔ１以下であることが挙げられる。上述したように、エアベアリング面１５−１５が、破線１６ａとリーディング側テーパ面１１ｎとの交差部と重なるようにした場合には、条件ｔ１＝ｔ３が満たされる。
【００８８】
次に、例えば、１つ以上の絶縁層（図示せず）を成膜することにより、主磁極層１１に隣接するサイドギャップとライトギャップとを形成する。次に、当業者に周知の方法を用いて、例えば、トレーリングシールド、またはトレーリングシールドとサイドシールドとを有するシールド構造（図示せず）を成膜する。
【００８９】
例えば、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）に用いられる垂直磁気記録ヘッドを製作する場合には、平坦上面１１ｔを形成する化学機械研磨（ＣＭＰ）処理を行ったのち、破線１６ｂと面１９−１９との間の上面１１ｔの上に、周知の一連の工程を用いて、スピントルク発振器（図示せず）を形成し、続いて、イオンミリング処理の際にスピントルク発振器と主磁極層１１とを同時にトリミングすることにより、いわゆる自己整合構造を有するスピントルク発振器を形成する。
【００９０】
次に、ラッピング処理を行うことにより、主磁極層１１の前部１１ｋの上部におけるスピントルク発振器の前部分を除去する。これにより、スピントルク発振器は、トレーリングエッジ１１ｂの上方のエアベアリング面１５−１５に前側部（図示せず）を有するようになる。
【００９１】
次に、リーディング側テーパ面３１ｎとトレーリング側テーパ面３１ｔの両方を有する主磁極層３１（第３および第４の実施の形態）を形成するための製造プロセスについて、図１５〜図１８を参照して説明する。
【００９２】
図１５に示すように、まず、基体（図示せず）の上に、第１の絶縁層４６と、エッチングストップ層４７と、第２の絶縁層４８とを順次成膜する。第１の絶縁層４６および第２の絶縁層４８は、例えばアルミナまたは他の絶縁材料からなり、共通の前側部を有する。この共通の前側部は、のちの工程においてエアベアリング面が形成されることとなる位置に近接する面４９−４９に沿って形成されるものである。
【００９３】
次に、上記第１の実施の形態（図１２）と同様にして、フォトレジストパターニング処理および反応性イオンエッチング処理を行うことにより、第２の絶縁層４８の上に、リーディング側テーパ面３１ｎを形成する。リーディング側テーパ面３１ｎは、地点６０において、エッチングストップ層４７の上面４７ｓと交わる。この地点６０は、リーディング側テーパ面３１ｎと第２の絶縁層４８の上面４８ｓとが交わる地点６１よりも面４９−４９から遠く離れて位置している。その結果、第２の絶縁層４８に対してリーディング側テーパ面３１ｎを画定するフォトレジストパターニングおよび反応性イオンエッチングの処理工程を経たのち、エッチングストップ層４７の上面４７ｓのうちの所定部分が露出する。
【００９４】
次に、エッチングストップ層４７の上面４７ｓと、リーディング側テーパ面３１ｎと、第２の絶縁層４８の上面４８ｓの上に、例えば電気メッキ法を用いて、ＣｏＦｅまたはその合金などの磁性層よりなる主磁極層３１を成膜する。なお、主磁極層３１を成膜する前に、上面４７ｓ、上面４８ｓおよびリーディング側テーパ面３１ｎの上にシード層を成膜してもよい。次に、化学機械研磨処理を行い、上面４７ｓと平行な平坦上面３１ｕを形成する。主磁極層３１は、上面８ｓの上方に、面１９−１９に沿った前部３１ｋを有する。
【００９５】
図１６に示すように、第１のイオンミリング工程を行う。この第１のイオンミリング工程では、上面３１ｕに向けて所定角度をもってイオンを導くことにより、面４９−４９から上面３１ｕへと延びるトレーリング側テーパ面３１ｔを形成する。なお、この場合、上面３１ｕの上に、フォトレジストマスク層（図示せず）を形成することにより、第１のイオンミリング工程の際に主磁極層領域が除去されないように保護する。
【００９６】
上面３１ｕとトレーリング側テーパ面３１ｔとの交点６３は、面４９−４９から距離ｋだけ離れた位置に対応する。また、リーディング側テーパ面３１ｎと底面３１ｖとの交点３２は、面４９−４９から距離ｇだけ離れた位置に対応する。本実施の形態では、面４０−４０は、面４９−４９と平行であるとともに、交点３２と交点６３との両方を含んでいる。ただし、距離ｋを距離ｇよりも大きく、または小さくしてもよい。
【００９７】
トレーリング側テーパ面３１ｔと面４９−４９との間のトレーリングテーパ角σは、１０度から４５度である。リーディングテーパ角βは、リーディング側テーパ面３１ｎと面７１−７１との間の角度として示される。面７１−７１は、面４９−４９と平行であり、リーディング側テーパ面３１ｎと上面４８ｓとの交差部と交わっている。なお、トレーリング側テーパ面３１ｔは、面７１−７１に対してもトレーリングテーパ角σをなしている。
【００９８】
図１７に示すように、第２のイオンビームミリング処理により、主磁極層３１のうち、前部３１ｋの一部と、リーディング側テーパ面３１ｎの上部の一部とをトリミングする。ミリング深さｔ２は、面４９−４９と直交する破線３６ａとトレーリング側テーパ面３１ｔとの間のダウントラック（ｚ軸）方向における破線３６ｂの長さに相当する。すなわち、破線３６ｂは、面４９−４９と平行な方向に主磁極層３１がトリミングされる距離を表している。破線３６ｃは、第２のイオンミリング処理の上限境界を示している。したがって、主磁極層３１をトリミングするためのイオンミリングは、破線３６ａ，３６ｂ，３６ｃと面４９−４９とにより囲まれた矩形部の内部で行われる。
【００９９】
なお、各イオンミリング処理のプロセスフローは、トリミング対象としての主磁極層領域を露出させるとともにトリミングの対象ではない主磁極層の部分を保護するフォトレジストパターニング工程と、隣接する絶縁層の一部を除去するイオンミリング工程と、フォトレジストパターン（マスク）の除去工程とを含む一連の工程に続いて行われる。
【０１００】
例えば、マイクロ波アシスト磁気記録（ＭＡＭＲ）に用いられる垂直磁気記録ヘッドを製作する場合には、第１のイオンミリング処理を経た後のトレーリング側テーパ面３１ｔの上に、スピントルク発振器（図示せず）を形成すると共に、第２のイオンミリング処理の際に、スピントルク発振器と主磁極層３１とを同時にトリミングする。これにより、自己整合構造を有するスピントルク発振器が形成され、スピントルク発振器の幅が、トラック幅（トレーリングエッジ３６ｂの幅）とほぼ等しくなる。さらに、ラッピング処理を行い、主磁極層３１の前部３１ｋの上方におけるスピントルク発振器の前部分を除去する。これにより、スピントルク発振器は、トレーリングエッジ３１ｂの上方のエアベアリング面３５−３５に前側部を有するようになる。
【０１０１】
図１８に示すように、ラッピング処理を行い、前部３１ｋを除去することにより、エアベアリング面３５−３５が画定され、リーディング側テーパ面３１ｎとトレーリング側テーパ面３１ｔとを接続する磁極先端面３１ｐが形成される。
【０１０２】
ここで、重要な点として、エアベアリング面３５における磁極先端面３１ｐの厚さｔ４がミリング深さｔ２以下であることが挙げられる。他の実施の形態として、エアベアリング面３５−３５が、破線３６ａとリーディング側テーパ面３１ｎとの交差部と交わるようにした場合には、ｔ２＝ｔ４となる。
【０１０３】
続いて、例えば、１つ以上の絶縁層（図示せず）を成膜することにより、主磁極層３１に隣接するサイドギャップとライトギャップとを形成する。
【０１０４】
次に、周知の方法を用いて、例えば、トレーリングシールド、またはトレーリングシールドとサイドシールドとを有するシールド構造（図示せず）を成膜する。そして、当業者に周知の方法を用いて、例えば、サイドシールド構造の上に、追加的な絶縁層を形成し、ＰＭＲ記録ヘッドを完成させる。
【０１０５】
上記の各実施の形態において説明したＰＭＲヘッドは、５０ｎｍ以下という狭いトラック幅を、自己整合構造を有するスピントルク発振器とともに作製することができるにもかかわらず、１５０００Ｏｅ以上の大きなヘッド磁界を依然として得ることができるという点において、従来技術に対して有利である。サイドトラック消去は、リーディング側テーパ面により抑制される。さらに、性能を向上させるために、リーディング側テーパ面と、磁極先端部におけるトレーリング側テーパ面とを組み合わせて設けるようにしてもよく、さらに、サイドシールドを設けることもできる。本実施の形態のＰＭＲヘッドは、既存の装置やプロセスを利用して製造することができることから、追加的な製造コストを抑えることができる。
【０１０６】
本発明を好適な実施の形態を参照して具体的に示し説明したが、当業者であれば、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式的な変更および詳細な変更をなし得ることを理解することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
６，４６…第１の絶縁層、７，４７…エッチングストップ層、８，４８…第２の絶縁層、１１，３１…主磁極層、１１ａ，３１ａ…リーディングエッジ、１１ｂ，３１ｂ…トレーリングエッジ、１１ｃ，３１ｃ…主磁極表面、１１ｄ，３１ｄ…第１の領域、１１ｇ，３１ｇ…第２の領域、１１ｆ，３１ｆ…フロントエッジ、１１ｎ，３１ｎ…リーディング側テーパ面、１１ｐ，３１ｐ…磁極先端面、１１ｅ，３１ｅ…長側面（第１の主磁極側面）、１１ｒ，３１ｒ…第２の主磁極側面、１１ｓ，３１ｓ…（磁極先端部の）側面、１１ｔ，３１ｔ…平坦上面、１１ｖ，３１ｖ…底面、１４，３４…トレーリングシールド、１５，３５…エアベアリング面、１８，３８…スピントルク発振器、２１，４１…第１の平面、２２，４２…第２の平面、２８，４３…サイドシールド、２９，３９…サイドギャップ、３１ｔ…トレーリング側テーパ面、ＮＨ( ｈ１) …ネックハイト。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
0005599752.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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